الکتريسيته و مغناطيس ساک

اينکه يک کاني معين که سنگ آهن مغناطيس باشد، آهن را جذب کند، و اينکه جسمهاي ريز و سبک را سنگ کهربا (به يوناني، الکترون) برخود معلق نگاه مي دارد، در همان دوران باستان شناخته شده بود. اما دانشهاي مغناطيس و الکتريسيته نوزادان يک عصر جديدند، عصري که در مکتب گاليله و نيوتون چنين آموخت که پرسشهاي معقول در برابر طبيعت مطرح کند و پاسخ اين پرسشها را در آزمايش بجويد.
واقعيتهاي اساسي پديده هاي الکتريکي از تقريباً 1600 سال قبل مسلم شده بودند. اينک مي خواهيم اين واقعيتها را به اختصار برشمريم: در آن زمان، اثر الکتريکي منحصراً از طريق مالش توليد مي شد. گري (1) کشف کرده بود (1729) که فلزات بر اثر تماس با جسمهايي که از طريق مالش الکتريکي شده باشند، عيناً صفت الکتريکي پيدا مي کنند؛ وي نشان داد که اثر الکتريکي در فلزات اين قابليت را دارد که هدايت شود، از اين جا سررشته تقسيم بندي مواد به هادي (رسانا) و غيرهادي (نارسانا يا عايق) به دست آمد. اينکه تأثير الکتريکي فقط ربايش نيست، بلکه رانش هم مي تواند باشد، به توسط دوفاي (2) کشف شده بود (1730)؛ او به اتکاء حدس خود بر وجود دو سياله، که ما امروزه الکتريسيته مثبت و منفي مي ناميم؛ واقعيت مزبور را توجيه کرد و پي برد به اين که، جسمهاي با بارهاي همنام يکديگر را مي رانند، وجسمهاي با بارهاي ناهمنام يکديگر را مي ربايند.
اکنون در اين جا مي خواهيم مفهوم بار الکتريکي را از لحاظ کمي تعريف کنيم. در اين ميان خود را سخت پايبند رشته هاي فکر گنگ پراکنده اي که به پيدايش مفهومها و قانونها منتهي شده اند، نمي کنيم و ترتيبي را براي تعريفها و آزمايشها برمي گزينيم که ارتباط منطقي در آن حتي المکان روشن به چشم بخورد.
اينک جسم M را که به نحوي مالش يافته و الکتريکي شده باشد، در نظر مي گيريم. اين جسم اکنون بر جسمهاي ريز الکتريکي شده تأثير ربايشي يا رانشي ظاهر مي کند. به منظور بررسي اين تأثير، ذرات بسيار ريز آزموني را اختيار مي کنيم، مثلاً گويچه هايي را که قطرشان در برابر فاصله اي که در آن نيرو ها را مطالعه مي کنيم، بسيار کوچک بوده باشد. هرگاه يک چنين ذره آزموني P را در محلي نزديک به جسم مورد نظر M قرار دهيم، نيرويي بر P اعمال خواهد شد که بزرگي و جهت آن را به شيوه هاي مکانيکي مي توان اندازه گرفت، مثلاً از طريق همسنگ کردن نيروها با وزن به وسيله اهرمها يا رشته ها. نخستين مطلبي که از حيث کمي دستگير خواهد شد، اين است که نيرو به موازات افزايش فاصله کاهش مييابد.
اين دو ذره را که به راههاي متفاوت مالش يافته اند، به ترتيب در يک محل واحد و نزديک به M قرار مي دهيم، سپس هر بار نيروهاي را اندازه مي گيريم؛ با اين توجه که قرار ما اين است که نيروي داراي جهت مخالف را از اين به بعد به صورت نيروي داراي جهت موافق تلقي کنيم، ولي آن را در محاسبه با علامت منفي وارد نماييم .
از اين بررسي چنين برمي آيد که جهتهاي اين هر دو نيرو يکي است، ولي بزرگي و علامت آنها مي مي تواند متفاوت باشد.
حال همين دو ذره آزموني را نزديک به M در محلي ديگر قرار مي دهيم و اين بار نيز اندازه و جهت نيروهاي را مي سنجيم. باز خواهيم ديد که جهت اين دو نيرو يکي است، ولي اين دو نير خواه از حيث اندازه و خواه از لحاظ علامت با يکديگر متفاوتند.
اگر نسبت مربوط به محل قبلي و نسبت مربوط به محل بعدي را تشکيل دهيم، مي بينيم که تساوي

که مي تواند مثبت يا منفي باشد، در مورد نيروهاي مزبور برقرار است.
از اين نتيجه چنين استنباط مي شود که:
1) جهت نيرويي که جسم الکتريکي شده M بر ذره آزمايشي P اعمال مي کند، مطلقاً تابع طبيعت و الکتريکي شدن ذره آزموني، بلکه صرفاً به صفات جسم M بستگي دارد.
2) نسبت نيروهاي اعمال شده بر ذره هاي آزموني اي که به ترتيب به محل يکسان برده مي شوند، کاملاً مستقل است از انتخاب محل، پس مستقل از مکان، طبيعت و طرز الکتريکي شدن جسم M. اين نسبت فقط به صفات ذره آزموني بستگي دارد.
به اين ترتيب، يک ذره معين را که به طرزي معين الکتريکي شده باشد، انتخاب مي کنند و يکاي بار يا مقدار بار الکتريکي q را به آن نسبت مي دهند. اينک نيرويي که ازناحيه جسم M در همه جا اعمال مي گردد، به وسيله اين ذره آزموني سنجيده مي شود. فرض ميکنيم که اين نيرو با نمايش داده شود. اين سپس جهت نيروي K را هم که بر يک ذره نامعلوم يدگر P اعمال مي گردد، معين خواهد کرد. ولي بزرگي خارج قسمت است فقط به ذره آزموني P بستگي دارد و معرف نسبت بار الکتريکي e متعلق به P است به يکاي بار q. اين نسبت برحسب آنکه جهت K و جهت متوافق يا متخالف باشند، مي تواند مثبت يا منفي گردد. پس در هر نقطه واقع در فضاي نزديک به M، رابطه
برقرار است.
از اين جا نتيجه مي گيريم که K / e به طبيعت الکتريکي جسم M بستگي دارد. از اين رو را شدت ميدان الکتريکي E مي ناميم. اين مقدار E تأثير الکتريکي M بر فضاي محيطش را معين مي کند، يا به اصطلاح معمول، ميدان الکتريکي اش را. از K / e = E نتيجه مي شود
[1]
K = e E
پس تشخيص آنچه که به بار يکاي الکتريکي مربوط مي شود، به اين طرز عملاً غيرممکن است، به اين معنا که اين بار را از طريق الکتريکي کردن يک ذره آزموني معين برطبق دستوري نمي توان مشخص کرد، بلکه مناسبتر خواهد بود، اگر يک تعريف مکانيکي براي آن پيدا کنند، به اين شرح که:
ابتدا مي توان دو ذره آزموني را به يک اندازه بار کرد. اين عمل امکانپذير است، چون شاخص متساوي بودن بارها اينست که نيروي اعمال شونده از يک جسم سوم M بر اين دو ذره، چنانچه در محل يکسان قرار گيرند، متساوي باشند. در اين صورت، دو ذره مزبور با نيروي يکسان يکديگر را مي رانند. اينک در چنين حالتي، به شرط آنکه فاصله بين دو ذره آزموني برابر با يکاي طول انتخاب شده باشد و نيروي رانش به اندازه يکاي نيرو گردد، مي گوييم، بار هر يک از اين دو ذره برابر است با يکاي بار q. در اين جريان هيچگونه نظري درباره تبعيت نيرو از فاصله ابراز نمي شود.
پس به دنبال اين تعريف، مقدار الکتريسيته يا بار الکتريکي و نيز درست به همان ترتيب طول و جرم يا نيرو، يک کميت قابل سنجش است.
مهمترين قانون درباره مقدار الکتريسيته، که به توسط واتسون (3) و فراکلين (4) (1747) مستقلاً بيان شده، عبارت است از اينکه، در ضمن هر فرايند الکتريکي همواره به مقادير متساوي الکتريسيته مثتب و منفي پديد مي آيند. مثلاً اگر يک ميله شيشه اي با يک پارچه ابريشمي مالش داده شود، ميله شيشه اي از لحاظ الکتريکي مثبت، مي شود؛ سپس به همين اندازه بار منفي در پارچه ابريشمي وجود خواهد داشت.
اين واقعيت تجربي را به اين نحو مي توان توجيه کرد که، دو نوع الکتريسيته مزبور بر اثر مالش توليد نمي شوند، بلکه فقط جدا مي شوند. اين دو نوع الکتريسيته را در حکم دو سياله اي که در همه اجسام به مقادير متساوي وجود داشته باشند، به تصور مي آورند. مقدار الکتريسيته مثبت و منفي در همه نقاط جسمهاي الکتريکي نشده (جسمهاي «خنثي») به يک اندازه است، به طوري که تأثيرشان در خارج از جسم خنثي مي گردد. ولي در جسمهاي الکتريکي شده، جدا از يکديگرند، بخش از الکتريسيته مثبت مثلاً از جسمي به جسم ديگر جاري شده است و به همين اندازه نيز الکتريسيته منفي در جهت معکوس انتقال يافته.
ولي محققاً کافي است که فقط يک سياله در نظر گرفته شود، سياله اي که مستقل از ماده مي تواند جاري گردد. در اين صورت بايستي يک بار معين، مثلاً بار مثبت، به ماده آزاد از اين سياله، و يک بار منفي مخالف به سياله نسبت داده شود. آنگاه الکتريکي شدن عبارت است از اين که، بار منفي از جسمي به جسم ديگر جاري گردد؛ سپس جسم اولي مثبت خواهد بود، زيرا که بار مثبت ماده ديگر کاملاً متوازن نيست؛ اما جسم ديگر منفي مي شود، زيرا که يک مقدار بار اضافه در آن جاري شده است.
کشمکش در بين هوداران دو فرضيه بر سر نظريه يک يا دو سياله مدتها ادامه داشت و طبعاً بيهوده و بي ثمر همچنان باقي ماند، تا سرانجام وضع اين مسئله به دنبال شناسايي واقعيتها مشخص شد. ما وارد چگونگي اين بحثها نمي شويم و فقط به اختصار اين مطلب را نقل مي کنيم که سرانجام تفاوتهاي ويژه اي در رفتار دو نوع الکتريسيته پديد آمد که بر سخت چسبيده بودن بار مثبت به ماده، و کم و بيش آزادانه متحرک بودن بار منفي، حکم مي کرده است. اين قاعده امروز هنوز هم معتبر است. کمي بعد به هنگام بحث درباره نظريه الکترون، بار ديگر به اين مطلب برمي گرديم.
يک اختلاف نظر ديگر که وجود داشته بر سراين مسئله بوده است که نيروهاي ربانش و رانش الکتريکي چگونه به توسط فضا منتقل مي شوند. نخستين چند دهسال پژوهشهاي الکتريکي هنوز زير نفوذ نظريه جاذبه نيوتوني قرار نداشت. وجود يک تأثير بعيد غيرقابل تصور مي نمود. در اين ميان بر يک سلسله تعبيرهاي ماوراي طبيعي تکيه مي شد، مثلاً از اين قبيل که ماده مي توان در جايي که خود وجود دارد مؤثر باشد، وبه اين نحو فرضيه هاي متفاوتي براي توضيح نيرو هاي الکتريکي به کار بسته مي شد، از جمله اينکه بروز بخارهايي که از جسمهاي باردار جاري مي شوند و فشاري به هنگام برخورد اعمال مي کنند، و ديگر تصوراتي از همين نوع. اما از آن پس که نظريه جاذبه نيوتون در قطار پيروزي خود سوار شده بود، تصور تأثير بعيد نيروها رفته رفته در حکم عادت گشت. چون اگر تصوري آنقدر در مغز ريشه بگيرد که در حکم يک اصل نهايي به کار رود، در اين صورت چنين تصوري جز عادت چيز ديگري نخواهد بود؛ در واقع آنگاه ديري نخواهد گذشت، تا دقت نظر ماوراء طبيعي غالباً در لباس فلسفه دليلي اقامه کند بر ضرورت فکر در پذيرش اصل توضيح اعتبار يافته و غيرقابل تصور بودن خلاف آن. اما دانش تجربي در حال رشد
خوشبختانه توجهي به اين گونه مسائل ندارد و گاهگاه به اقتضاي واقعيتهاي نو همچنان به تصورات مردود متوسل مي شود. يکي از نمونه هاي اين دور تسلسل نظريه ها همين آموزش نيروهاي الکتريکي و مغناطيسي است. در آغاز يک نظريه تأثير قريب و متکي بر پايه هاي ماوراء طبيعي پديد مي آيد، آنگاه بنابر الگوي نيوتوني مخرص مي شود و سرانجام همين نظريه بر اثر کشف واقعيتهاي جديد جبراً باز به يک نظريه تأثير قريب عام مبدل مي گردد. ولي اين نوسان به هيچ وجه نشانه يک ضعف نيست؛ چون منظره هاي اساسي واقعيتهاي تجربي و ارتباطهاي دريافتني را اين واقعيتها تشکيل مي دهند، نه آن صورتهايي که در نظريه جاي مي گيرند. هرگاه مسئله از اين طريق دنبال مي شود، ملاحظه خواهد شد که نوساني در ميان نيست، بلکه تحولي است پيوسته و پرمغز در جهت منطقي. نخستين تکاپوهاي نظري دوره قبل از عصر نيوتون را حقاً مي توان از رديف خارج کرد، زيرا که واقعيتهاي شناخته شده به حدي ناقص بودند که از آنها نقطه اتکائي براي استوارکردن نظريه اي به هر قسم عايد نمي گشت. اما اينکه نظريه تأثير بعيد سپس بر طبق الگوي مکانيک نيوتوني به وجود آمد، صرفاً به علت ماهيت واقعيتهاي الکتريکي بوده است. پژوهشي که وسايل کمکي تجربي قرن هجدهم را در اخيتار مي داشت، به حکم مشاهدات ممکن عصر، مي بايست به اين نتيجه برسد که نيروهاي الکتريکي و مغناطيسي به همان نحو مانند نيروي گرانش در فاصله دور تأثير کنند. نمايش الکتريسته ساکن و مغناطيسي ساکن از ديدگاه نظريه تأثير بعيد بسيار تحول يافته فاراده و ماکسول، باکمک نيروهاي مؤثر از راه دور، امروزه هم هنوز کاملاً جايز است و در ضمن به کار گيري معقول همواره به نتايج صحيح مي رسد.
اين مطلب که نيروهاي الکتريکي مانند گرانش در فاصله دور تأثير مي کنند، نخستين بار (1759) به توسط اپينوس (5) بيان شده است. اما توفيق تدوين قوانين صحيح مربوط به وابستگي تأثيرات الکتريکي به فاصله، نصيب وي نشد، او فقط توانست پديده القا را از لحاظ کمي توضيح دهد. توضيحات او را مي توان چنين بيان کرد که، يک جسم نه تنها بر ديگر جسمهاي باردار تأثير مي کند، بلکه بر جسمهاي بدون بار و به ويژه بر جسمهاي رسانا نيز تأثير مي گذارد. بارهاي همنام جسم القا شده به سوي سطحي از جسم القا کننده رانده مي شوند که به جسم القا شده پشت کرده، و بارهاي غيرهمنام به سوي سطحي رو کرده (ش. 1). اينک نيروي ربايش بر نيروي رانش مي چربد، زيرا که نيروها به نسبت افزايش فاصله کاهش مي يابند.
قانون واقعي را احتمالاً نخستين بار پريستلي (6) کاشف اکسيژن (1767)، به دست آورده، و در حقيقت از يک طريق غيرمستقيم کاملاً فکريي که جنبه استدلالي آن به مراتب از اندازه گيري مستقيم قوتير است. اين قانون مستقل از پريستلي به طرزي مشابه به توسط کارانديش (7) استخراج شد (1771)، ولي به عنوان قانون کولن (8)، يعني به نام کاشف خود که آن را از طريق اندازه گيري، مستقيم نيروها اثبات کرده بود (1785)، شهرت يافت.
پريستلي و کاوانديش چنين استدلال مي کنند:
بارهاي الکتريکي يک رسانا نمي توانند در درون رسانا به حالت تعادل باشند، زيرا که ذرات با بار همنام يکديگر را از خود مي رانند. از اين رو به سمت سطح بروني هجوم آورده در آن جا به نحوي توزيع مي شوند که در شرايط متعادل نيروهايي که خود بر يکديگر وارد مي آورند، قرار گيرند.
اينک آزمايش به وضوح تمام نشان مي دهد، در فضايي که به وسيله يک ديواره فلزي محصور گردد، هر قدر هم که ديواره فلزي ضحيم بوده باشد، اثري از ميدان الکتريکي به وجود نمي آيد. از اين رو بارها بر سطح خارجي فلز مي بايد به ترتيبي قرار گيرند که شدت ميدان در هر نقطه درون ديواره صفر باشد. حال گر سطح بروني فلز کروي باشد، بار الکتريکي به علت تقارن فقط به صورت يکنواخت بايد در سطح بروني توزيع شود. اگر خارج قسمت بار بر سطح بروني (چگالي بار) را با حرف ρ نمايش دهيم، الکتريسيته موجود در دو بخش از سطح بروني به مقادير خواهد بود. آنگاه نيرويي که قطعه بر يک جسم آزموني داراي بار e و واقع شده در p وارد مي آورد، عبارت است از در صورت کسر معرف نيرويي است که دو يکاي بار q در محلهاي P و بر يکديگر اعمال مي کنند، به طرزي فعلاً نامعلوم که به فاصله بين P و بستگي دارد. اينک براي هر پاره سطح متقابلاً يک پاره سطح وجود دارد، و طرز به دست آوردن آن به اين نحو است که لبه را به P وصل کرده خط اتصال را ادامه مي دهند تا کره را در سمت مقابل قطع کند (ش. 2). سپس دو سطح از دو طرف به وسيله ی يک مخروط مضاعف بريده مي شوند، مخروط مضاعفي که رأس آن در P واقع شده است. اينک از آنجا که زاويه هاي يال مخروط و محور آن متساويند، نسبت به مانند نسبت مجذورهاي فاصله اين دو سطح از P خواهد بود:

بار که متعلق به است، نيرويي به اندازه بر P وارد مي آورد، با اين توجه که R_2 به طرزي معين تابع است. و روشن است که در جهت مخالف قرار مي گيرد.
به آساني مي توان حدس زد که نيروهاي مؤثر در P فقط در صورتي يکديگر را خنثي خواهند کرد که نيروهاي واقع در قطعه سطحها متقابل دقيقاً حالت تعادل به وجود آورند، يعني حالتي که باشد. اثبات اين حکم دشوار نيست، ولي ما را از همان دور مي کند. اگر حکم مزبوررا اثبات شده تلقي کنيم، نتيجه مي شود، يا:

پس

به طوري که c يک مقدار مستقل از فاصله r است. C اندازه را تثبيت مي کند:

پس به طور کلي نيروي R بين دو يکاي بار به فاصله r برابر است است با ، و نيروي K بين دو بار با همين فاصله:

براي رسيدن به نتيجه قابل انطباق با قرار قبلي بر سر يکاي بار الکتريکي، مي بايد

منظور گردد. به اين ترتيب بعد بار تثبيت مي شود. اما نيروي بين دو يکاي بار به فاصله يکاي طول، برابر است با يکاي نيرو. پس با توجه به اين قرارداد، نيرويي که دو جسم داراي بارهاي در فاصله r بر يکديگر وارد مي آورند، خواهد شد.
[2]

اين قانون کولن است و با توجه به اين فرض بيان مي شود که قطر جسم با بار در قياس با فاصله کوچک باشد. وجود چنين محدوديتي دال بر اين است که قانون مزبور و به همين نحو قانون گرانش معرف حد کمال يک قانون بنيادي است. براي شناسايي تأثير متقابل جسمهاي متناهي به وسيله اين قانون، الکتريسيته توزيع شده بر اين جسمها را مي بايد به تقسيمات جزئي متصور شد و تأثير کليه ذرات يک جسم بر جسمهاي ديگر را دو تا دوتا محاسبه کرد و جمع بست.
بعد کميت الکتريکي بر اساس فرمول [2] تثبيت ميگردد، چون در مورد رانش دوبار يکسان، مي توان تساوي را نوشت. پس ، و از اين جا به دست مي آيد.

به اين ترتيب يکاي بار نيز در دستگاه cm-g-sec معين مي شود، و آن را به صورت بايد نوشت.
شدت ميدان الکتريکي E بر مبناي تساوي K = eE تعريف مي شود، پس بعد E خواهد شد.

و يکاي آن است.
از هنگامي که قانون کولن تنظيم شد، الکتريسيته ساکن (الکترواستاتيک) به صورت يک علم رياضي درآمد. مهم ترين مسئله اين است که با در دست داشتن مجموع مقدار الکتريسيته موجود در جسم رسانا، توزيع بارها تحت تأثير القا و بروز نيروهاي ناشي از آن در رساناي مزبور محاسبه شود. پيدايش اين مسئله رياضي از اين حيث قابل توجه است که از صورت اصلي خود به عنوان نظريه تأثير بعيد بسيار سريع به يک نظريه تأثير قريب غير اصيل مبدل گشت، به اين معنا که جاي جمله هاي جمع نيروهاي کولن را معادلات ديفرانسيل مي گرفت، معادلاتي که شدت ميدان E يا يک کميت وابسته به آن مثلاً پتانسيل را در حکم مجهول وارد مي کرده اند. اما بررسي اين مسئله رياضي محض - که در زمينه آن لاپلاس (1782)، پواسون (1813)، گرين (1828) و گوس (9) (1840) هر يک سهم بزرگي داشته اند - از حدود کار ما خارج است. اينک مي خواهيم يک نکته را برجسته نمايان کنيم: در بحث اين الکتريسيته ساکن که معمولاً نظريه پتانسيل ناميده مي شود، صحبت بر سر نظريه تأثير قريب واقعي به معنايي که قبلاً بيان شد نيست، چون معادلات ديفرانسيل به تغيير مکانيکي شدت ميدان از يک جا به جاي ديگر مربوط مي شوند، ولي عضوي که تغيير زماني شدت ميدان را برساند با خود ندارند. از اين رو اين معادلات منوط به انتشار نيروي الکتريکي با سرعت متناهي نيستند، بلکه يک تأثير لحظه اي در فاصله دور را علي رغم صورت ديفرانسيلي خود نمايش مي دهند.
آموزش مغناطيس که به دست ويليام گيلبرت (10) پزشک (1544 - 1603) بنياد گرفته است، به طرزي مشابه مانند الکتريسيته ساکن تحول يافت.
يک جسم درازکشيده موسوم به سوزن مغناطيسي (آهنربا) دو قطب دارد، منظور دو محلي که از آنجا ظاهراً نيروي مغناطيسي خارج مي شود، و اين بر طبق قانوني است که قطبهاي همنام يکديگر را مي رانند، و قطبهاي ناهمنام يکديگر را مي ربايند. چنانچه جسمي مغناطيسي را به دو پاره تقسيم کنند، دو پاره مزبور صفت مغناطيسي مخالف پيدا نمي کنند، بلکه هر پاره مستقلاً داراي يک قطب جديد مي شود و يک مغناطيس کامل را با دو قطب پديد مي آورد. و اگر هر يک از اين پاره ها به پاره هاي کوچکتر و باز هم کوچکتر تقسيم شود، عيناً همين وضع ادامه خواهد يافت. از اين جا چنين نتيجه گرفته مي شود که مغناطيس هم مانند الکتريسيته دو نوع است، ولي بدين قرار که آزادانه حرکت نمي کند، بلکه در کوچکترين تقسيمات ماده (در مولکولها) از هر نوع به مقدار متساوي و جدا گرد آمده است. پس هر مولکول مستقلاً يک مغناطيس کوچک داراي قطب شمال و قطب جنوب را تشکيل مي دهد (ش.3). اما مغناطيسي شدن يک جسم متناهي عبارت از اين است که مغناطيسهاي بنيادي موجود در جسم، که در اصل به وضعي کاملاً نامرتب قرار گرفته اند، به حالت متوازي درمي آيند. آنگاه تأثير قطبهاي شمال (+) و جنوب (-) که يکي در ميان به دنبال يکديگر قرار گرفته اند، يکديگر را خنثي مي کنند، جز دو بخش انتهايي جسم که ظاهراً محل بروز تأثير مغناطيسي است.
با به کاربردن سوزن مغناطيسي بسيار بلند، اين امکان به وجود مي آيد که تأثير نيروي يک قطب بر حوزه نزديک به قطب ديگر تا يک حد نامحسوس کاسته شود. از اين رو در اينجا هم با ذره آزموني مي توان عمل کرد، به اين نحو که از قطب ميله هاي مغناطيسي بسيار بلند و نازک استفاده شود. کليه آزمايشهايي که در مورد الکتريسيته ذکر شد، به وسيله اين گونه ميله قابل اجرا خواهند بود. به اين ترتيب، براي کميت مغناطيسي يا شدت قطب p و شدت ميدان مغناطيسي H تعريفي به دست مي آيد. نيروي مغناطيسي اي که يک قطب p در ميدان H متحمل مي شود، عبارت است از:
K = pH.
در اين ضمن يکاي قطب به ترتيبي انتخاب مي شود که دو يکاي قطب به فاصله 1 با يکاي نيرو يکديگر را مي رانند. قانوني که بر طبق آن نيروي دو قطب بر حسب دوري دو قطب تغيير مي کند، همچنين به توسط کولن از طريق اندازه گيري مستقيم به دست آمد؛ اين قانون باز هم مانند قانون جاذبه نيوتوني مي گويد:
[2a]

بعد کميتهاي مغناطيسي با بعد کميتهاي الکتريکي مرادف خود محققاً يکسانند و يکاي آنها در همان دستگاه cm-g-sec تعريف مي شود.
نظريه رياضي مغناطيس تقريباً همگام با نظريه الکتريسيته پيش مي رود. مهمترين تفاوتي که وجو دارد، اين است که مغناطيس به مولکولها بسته شده است و توده هاي قابل سنجشي که بروز قطبها را در جسمهاي متناهي موجب مي شوند، فقط از طريق ترکيب تأثيرات مولکولهاي متوازي پديد مي آيند. دو نوع مغناطيس را از هم نمي توان جدا کرد، مثلاً نمي توان جسمي را به صورت تنها يک قطب شمال درآورد.

پي‌نوشت‌ها:

1.Gary
2.Du Fay
3. watson
4.Franklin
5. Äpinus
6. priestley
7. cavendish
8. coulomb
9. Gauss
10. william Gilbert

منبع مقاله :
ماکس، بورن؛ (1371)، نظريه ي نسبيت اينشتين، ترجمه ي هوشنگ گرمان، تهران: انتشارات علمي و فرهنگي، چاپ چهارم.